关键词： 稻谷   1D-CNN模型   石墨烯远红外干燥   含水率在线预测  

摘要： [目的]为实现远红外稻谷干燥过程中水分比的精准预测,提出了一种基于1D-CNN(one-dimensional convolutional neural network)的稻谷干燥水分比预测模型,实现对干燥过程中稻谷含水率在线预测。[方法]将稻谷初始含水率调到统一标准后,在自制的石墨烯远红外干燥试验台进行不同温度的干燥试验,每隔2 min采集1组包括干燥温湿度等8个工艺参数数据,经标准化处理后构成数据集。然后以8个工艺参数为输入,水分比为输出,构建1D-CNN干燥模型,通过训练确定模型参数,最后对模型进行验证并与6种经典薄层干燥模型及4种典型机器学习干燥模型进行比较。[结果]试验结果表明,所提出的1D-CNN干燥模型能够很好描述干燥过程中水分比的变化情况,决定系数R^(2)、均方根误差(root mean square error, RMSE)和平均绝对误差(mean absolute error, MAE)分别达到0.993 1、0.018 9、0.012 1;含水率预测的MAE和平均相对误差(mean relative error, MRE)分别为0.143 2%和0.007 8%,明显优于其他对比的干燥模型。[结论]所提出的1D-CNN干燥模型能够准确预测稻谷干燥过程中含水率变化,完全满足含水率在线检测需求。

关键词： 激光技术   激光诱导石墨烯   压力传感器   应变传感器   温度传感器  

摘要： 激光诱导石墨烯(LIG)是一种制备3D多孔石墨烯的新兴技术,其原理是利用激光束的高能量辐射诱发聚合物等材料发生化学键的断裂和重组。得益于激光加工的高效、高精度和高适应性,LIG具有制备简单、环保、成本低、原料种类多等优点,广泛应用于传感器领域。文中综述了近年来三维多孔LIG的研究进展。首先介绍了LIG的形成机制,重点关注激光与材料的相互作用、激光诱导材料的转变过程。其次,讨论了不同类型激光诱导石墨烯的一般方法。然后,总结了基于LIG的物理传感器的先进应用,包括压力传感器、应变传感器和温度传感器。最后,讨论了LIG研究面临的挑战和未来的发展前景。

关键词： 超级电容器   金属有机框架   聚吡咯   石墨烯   三维骨架  

摘要： 具有丰富多孔结构金属有机框架(MOF)在超级电容器领域拥有巨大潜力,但其固有的低导电性严重制约了其在电极材料方面的应用。通过将MOF晶粒嵌入至石墨烯(GE)的三维立体网络内部,并通过共轭聚合物聚吡咯(PPy)的长链结构,共同构筑起集3D分级多孔特性和高度稳定、高效导电性于一体的MOF/PPy/GE三元复合骨架。研究结果证实小比例掺杂PPy的钴(Co)基MOF能在三维网格中更加均匀地分散镶嵌,协同石墨烯纳米片层与导电性优异的PPy链段形成稳定的多级孔隙三维网络结构,有效缓解了石墨烯层间的堆砌效应。电化学性能测试数据显示,制备的复合电极材料显示了出色的电化学储能能力,比电容高达403.56 F/g,并在经过10 000圈循环测试后仍能保持高达98.25%的电容稳定性,体现了优良的超电容性能。

关键词： 石墨烯片增强   功能梯度圆柱壳   自由振动   固有频率   解析解  

摘要： 采用解析法研究石墨烯片(GPL)增强功能梯度圆柱壳的自由振动。首先基于经典壳理论和Hamilton原理推导建立该圆柱壳振动的控制微分方程,其中石墨烯增强复合材料的等效弹性模量由修正的哈尔平-蔡模型计算,等效密度和泊松比根据混合率准则确定。其次,采用Naiver法求解获得固有频率的解析解,并给出解析表达式的数值结果,定量分析石墨烯片的分布模式、含量、尺寸等参数以及圆柱壳的几何参数等对固有频率的影响。研究表明,圆柱壳内外表面填充较多石墨烯片能极大地提高壳的刚度,表面积更大、厚度更薄的石墨烯片增强效果更好,从而使基频增大;并通过调节石墨烯片的各项微观参数能主动改变复合材料壳的自振频率。

关键词： 氧化石墨烯   气凝胶   孔雀石绿   铬离子  

摘要： 三维石墨烯气凝胶的分层多孔结构使其具有较高比表面积和极高孔隙率从而提升了其吸附效率及光催化降解污染物性能,对水质净化具有潜在的应用空间。本研究通过水热还原结合冷冻干燥技术制备不同吡咯添加量的聚吡咯/石墨烯气凝胶复合材料,探究了该气凝胶对水体中孔雀石绿、重金属六价铬离子的吸附性能及光催化性能。研究结果表明:聚吡咯/石墨烯气凝胶复合材料对孔雀石绿、六价铬的去除率都高达91%以上。本研究制备出的三维聚吡咯/石墨烯气凝胶复合材料具有较好的吸附和光催化性能,对于提高污染物及重金属离子去除效率具有参考意义。

关键词： 芳纶纤维   石墨烯   电子设备   北京大学   设备性能   研究成果   期刊发表  

摘要： 在现代电子设备日益增多的背景下,电磁干扰(EMI)已成为影响设备性能的重要因素。北京大学张锦院士领导的团队成功开发出一种结构-功能一体化石墨烯覆盖的芳纶纤维(GRAF),该材料具有卓越的导电性、高强度和轻质特点,并展现出高效的EMI屏蔽能力。相关研究成果近日在《ACS Nano》期刊发表。

关键词： 石墨烯   NiFe_(2)O_(4)金属陶瓷复合材料   化学镀铜  

摘要： 以化学镀铜石墨烯作为增强相,采用粉末冶金法制备石墨烯增强NiFe_(2)O_(4)基金属陶瓷复合材料,重点探讨了镀铜石墨烯添加量(质量分数,下同)对该金属陶瓷复合材料的气孔率、抗弯强度和抗热震性能的影响.结果表明:添加镀铜石墨烯可以有效提高NiFe_(2)O_(4)基金属陶瓷复合材料的致密度、抗弯强度和抗热震性能;当镀铜石墨烯添加量为3%时,材料的气孔率获得最小值2.30%,抗弯强度达到最大值71.03 MPa,强度剩余率为95.01%;添加适合的石墨烯可以改善相界面的结合强度,进而提升复合材料的抗弯强度和抗热震性能.

关键词： 石墨烯气凝胶   疏水性   超亲油性   再生性能   油水分离  

摘要： 石墨烯气凝胶被认为是一种优异的环保吸附材料,对其结构的改性及简化其合成方法是该领域研究的热点。以氧化石墨烯为前驱体、盐酸多巴胺为交联剂、抗坏血酸为还原剂,利用液相组装法制备了石墨烯气凝胶,在此基础上,通过化学气相沉积法,引入硅基官能团,合成了硅基化石墨烯气凝胶,并对该气凝胶进行了XRD、SEM、FTIR表征和性能测试。研究结果表明,在生成石墨烯气凝胶的过程中,盐酸多巴胺能有效阻止石墨烯片的堆积,因而石墨烯片能够在气凝胶中均匀分布,通过相互搭接形成具有三维连通的多孔网络结构。硅基化石墨烯气凝胶表现出优异的疏水性和超高的亲油性,与水和油的接触角分别为145.36°和0°;此外,它还具有超低密度(3.87 mg/cm~3)、优异的吸附能力和极佳的吸附再生能力。对于有机溶剂,该气凝胶的吸附容量可达到186.8~345.2 g/g,且经过20次循环吸附后,仍能保留约80%初始吸附容量。

关键词： 石墨烯   甲基对硫磷   电化学传感器   钯纳米颗粒  

摘要： 通过一步合成法制备了氧化石墨烯载钯纳米复合材料(PdNPs@GO)。该材料兼具GO和PdNPs的特性,将其修饰玻碳电极,构建了一种高灵敏度、低检测限、宽线性范围的甲基对硫磷电化学传感器。实验结果表明,该材料不仅增加了电极的有效比表面积,还提高了电极的导电性和电催化性能。最低检测限为6.536μg/L,并在19.608~579.000μg/L的浓度范围内具有良好的线性相关性。

关键词： 氧化石墨烯   酚醛树脂复合材料   微发泡   增强改性  

摘要： 以N-氨乙基哌嗪(AEP)和二氧化碳为原料,制备发泡剂B-AEP,并将其负载在氧化石墨烯(GO)表面,成功制备出集成核、发泡、增强为一体的功能化氧化石墨烯粒子(GO@B-AEP),采用一步法受限发泡制备出功能化氧化石墨烯改性酚醛(GO/PF)微发泡复合材料。采用红外光谱和扫描电子显微镜(SEM)研究了GO@B-AEP的结构;采用万用试验机和邵氏硬度计研究了GO添加量、表观密度以及发泡剂含量对GO/PF微发泡复合材料力学性能的影响;采用SEM对微孔结构与孔径分布进行了分析。结果表明:当GO添加量为0.4wt%时,GO/PF力学性能最佳,同时热稳定性最佳;当表观密度为1.0 g/cm^(3)时,泡孔质量最佳;当发泡剂含量为1.5wt%时,泡孔形状与尺寸较好,GO/PF微发泡复合材料的力学性能得到显著提升。